Як впливає на мозок кокаїн на прикладі мушок дрозофіл

На думку біологів, їх дослідження стане основою розробки препаратів для лікування або профілактики наркозалежності у людей.

Вчені з Центру генетики людини при Клемсонському університеті (Південна Кароліна, США) виявили специфічні кластери клітин у мозку звичайних плодових мух ( Drosophila melanogaster ), які зазнали впливу кокаїну – алкалоїду тропанового ряду, популярного наркотику. Підсумки дослідження опублікували кілька днів тому в журналі Genome Research.

Протягом тисячоліть жителі Анд в Південній Америці жували листя коки – чагарникової рослини з роду ерітроксілум. Основний їх алкалоїд – кокаїн – виділили лише в середині XIX століття. Потім його використовували в запатентованих засобах для місцевої анестезії, продавали як краплі від нежитю, додавали в напої і тоніки в Європі, Північній Америці та Австралії до початку 1900-х. Але закони, що обмежують доступність кокаїну, спричинили зниження його споживання до 1960-х. 

На сьогодні кокаїнова залежність стала серйозною проблемою громадської охорони здоров’я, спровокувавши безліч медичних, психологічних і соціальних проблем, включаючи поширення інфекційних захворювань (наприклад, СНІДу, гепатиту та туберкульозу), підвищення рівня злочинності, насильства і впливу наркотику на плід при вагітності.

Хоча неврологічні ефекти кокаїну добре відомі, його вплив на експресію генів в мозку вивчили недостатньо. Автори нового дослідження вирішили отримати відповідь на це питання за допомогою дрозофіл – їх гени на 70 відсотків складаються з «гомологічних генів», аналогічних людським. Під час експерименту самкам і самцям плодових мушок протягом максимум двох годин давали певну кількість сахарози (контрольна група) або сахарози з додаванням кокаїну.

Після прийому наркотику за поведінкою комах спостерігали. Щоб оцінити вплив споживання кокаїну на експресію генів у головному мозку, вчені препарували мозок дрозофіл і поділяли його на окремі клітини. Застосувавши метод секвенування нового покоління, вони створили цілі «бібліотеки» експресивних генів для окремих клітин (всього – 88 991 одиниця). У кожному осередку були тисячі транскриптів. За допомогою складного статистичного аналізу автори роботи згрупували їх у 36 окремих кластерів клітин – нейрональні і гліальні, а також типи нейротрансмітерів з більшості областей мозку, включаючи грибоподібні тіла.

Вживання кокаїну, як виявилося, викликало швидкі і повсюдні зміни в експресії генів по всьому мозку плодових мушок, причому відмінності були більш виражені у самців. У дрозофіл, нагодованих кокаїном, виявили порушення рухової активності, часті напади і судоми. Наркотик вплинув на всі типи клітин мозку, особливо на клітини Кеньона в грибоподібних тілах (парні структури в мозку комах та інших членистоногих, пов’язані з модифікаціями поведінки) і деякі нейроглії.

«Ми можемо побачити, які гени експресуються при впливі кокаїну, і чи існують схвалені Управлінням з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів (FDA) ліки для боротьби із залежністю, які можна було б протестувати – спочатку на тих же мухах. Ми вже виявили кілька таких генів. Але поки це початок », – підсумувала Труді Маккей, один з авторів дослідження.